Acetilação de histonas
O mais estudado proteínas que são acetilados em ε-resíduos de lisina incluem histonas H2A, H2B, Hg, e H4, em que a modificação ocorre em vários sites em amino-terminal da cauda de domínios, e a HMG proteínas, que são encontradas em uma variedade de eucariotas de levedura para os seres humanos . A característica importante da acetilação de resíduos de ε-lisina é que é reversível. As histonas são frequentemente submetidas a modificações pós-translacionais que incluem acetilação, metilação e fosforilação de arginina, lisina, histidina, serina e resíduos de treonina . Estas modificações, muitas das quais também são reversíveis, todas diminuem as cargas positivas das estruturas da cauda histona, alterando significativamente a ligação histona-DNA, e interações entre nucleossomas e entre histonas e proteínas reguladoras. As descobertas da Gcn5p, a primeira histona acetiltransferase nuclear (HAT), e da primeira histona deacetilase (HDAC), estabeleceram que a acetilação de histonas é um importante passo de controle na transcrição . Alguns dos chapéus nucleares também são bem conhecidos e amplamente caracterizados como fatores de transcrição. Não surpreendentemente, a acetilação de histona parece influenciar outros processos, incluindo progressão do ciclo celular, dinâmica cromossômica, replicação de DNA, recombinação e reparação, silenciamento e apoptose . Apesar da acumulação significativa de informações sobre Chapéus, a compreensão do papel molecular preciso da acetilação de histona na montagem da cromatina, a acessibilidade de fatores de transcrição e remodelação nucleossoma ainda é esquiva.
Existem mais de 20 chapéus que pertencem a várias famílias, listadas na Tabela 1. Todos os chapéus atuam de forma específica e histona, e a especificidade pode diferir in vivo e in vitro; tal diversidade que pode ajudar a explicar por que existem tantos chapéus. Notavelmente, alguns chapéus estão associados com outros Chapéus e coativadores, sugerindo uma camada de complexidade que ainda não é compreendida. É importante notar, no entanto, que o equilíbrio de estado estacionário da acetilação histona parece exercer diferentes efeitos em diferentes genes em diferentes contextos. O alinhamento das sequências de aminoácidos em torno das lisinas modificadas nas proteínas acetiladas e a mutagénese da proteína rch1 da importina-α humana sugere que o motivo de reconhecimento do chapéu pode ser GKXXP (no código de aminoácido de letra única, com o resíduo acetilado Da ε-lisina a negrito) .
Histone deacetilases
um grande número de HDACs já foram identificados, muitos dos quais atuam como corepressores de transcrição . As leveduras deacetilases Rpd3p e Hda1p são recrutadas por proteínas compressoras para promotores, causando uma desacetilação localizada da cromatina . Regiões especializadas de cromatina, incluindo telômeres, centrômeros e loci de acasalamento silencioso de leveduras, são transcritivamente inativas e formam domínios heterocromatinos hipoacetilados (bem embalados). A formação heterocromatina na levedura é mediada pelas proteínas silenciosas Sir2p, Sir3p e Sir4p.; O Sir2p tem actividade HDAC. Curiosamente, as deacetilases são detectadas em alguns complexos de remodelação cromatina, que regulam mudanças na estrutura cromatina, juntamente com chapéus. Pouco se sabe sobre a especificidade do HDACs, embora tenha sido encontrado que o HDACi pode desacetilar não apenas histonas, mas também o Fator de transcrição E2F1 .as proteínas HMG são uma família heterogénea de proteínas cromossómicas não histonas cuja função ainda não é completamente compreendida, apesar da sua abundância e ubiquidade. Um subconjunto destas proteínas contém o domínio HMG, um motivo de ligação ao ADN que reconhece o ADN bent ou induz a flexão no ADN duplex linear. Duas modificações pós-translacionais, nomeadamente a fosforilação e a acetilação, influenciam as propriedades de ligação do ADN do HMG1. Esta proteína é reversivelmente acetilada nas lisinas conservadas nas posições 2 e 11, e tem sido demonstrado que a monoacetilação na lisina 2 de HMG1 aumenta a afinidade de ligação da proteína para alguns tipos de ADN distorcido . Isto indica o possível envolvimento do HMG1 na reparação do ADN, separado do seu papel “arquitectónico” em complexos nucleoproteicos. Além disso, HMG1 e HMG2 têm sido implicados em interações proteína-proteína e tem sido mostrado para facilitar a ligação específica de proteínas regulatórias – tais como receptores hormonais de esteróides, proteínas Hox e do domínio POU (fatores de transcrição do desenvolvimento), p53 (um supressor de tumor), e os fatores de transcrição basais de ligação da caixa TATA-às suas sequências de DNA alvo .
acetilação dos factores de transcrição
no núcleo, o ADN é fortemente embalado em várias ordens de estrutura, sem fácil acessibilidade para a máquina de transcrição. A acetilação de resíduos de lisina em histonas, proteínas do tipo histona e proteínas não histonas (tais como fatores de transcrição) surgiu recentemente como um mecanismo principal usado pela célula para superar os estados de cromatina reprimida . Vários fatores de transcrição foram identificados como substratos para chapéus, particularmente para a proteína de ligação do CREB (CBP) e seu próximo homolog p300, que são cofatores da transcrição do gene ativado pelo receptor nuclear, e o fator associado ao P300/CBP (PCAF). Estes substrato proteínas incluem a transcrição ativadores de E2F1-3 (envolvidos na progressão através de G1/S do ciclo celular de transição), P53, c-Jun (um fator de transcrição envolvido na resposta à mitogens), o erythroid Krüppel-como fator de transcrição (EKLF), a transcrição de proliferação GATA1 que é necessário para megakaryocyte e velocidade de diferenciação, o músculo específico de diferenciação regulador de MyoD, o produto do proto-oncogene c-myb, a HMG proteína HMGI(Y), as células T do fator de transcrição regulada ativador TCF (que é descendente de sinalização Wnt proteínas), o factor Nuclear hepatocitário HNF-4, Os factores Gerais de transcrição Tfieß e TFIIF, o factor de transcrição eritrocitária NF-E2(MafG) e o co-activador do receptor nuclear da hormona esteróide ACTR ( e respectivas referências). A lista dos novos substratos do chapéu está crescendo rapidamente. Acetilação de fatores de transcrição pode alterar a sua capacidade de se ligar DNA (nos casos de E2F1, p53, EKLF, GATA1, e HNF-4), para interagir com outras proteínas (c-Jun, TCF, ACTR, e HNF-4), ou para permanecer no núcleo (HNF-4). Além disso, PCAF, p300 e CBP pode autoacetylate, facilitando intramolecular rearranjos entre os bromodomain (que liga a acetil-lisina) e o acetilado lisina(s); esta interação pode ser importante para o CHAPÉU de atividade e para o recrutamento de remodelação complexos para acetilado da cromatina .o efeito da acetilação na função proteica de ligação ao ADN depende da localização do local modificado na proteína. No caso dos fatores de transcrição p53, E2F1, EKLF, e GATA-1, o local de acetilação está localizado diretamente adjacente ao domínio de ligação do DNA, e a acetilação estimula a ligação do DNA . Em contraste, as lisinas acetiladas dentro do HMGI(Y) estão dentro do domínio de ligação ao ADN e resultam na interrupção da ligação ao ADN. Assim, a acetilação nem sempre estimula a transcrição.a acetilação também afecta as interacções proteína-proteína. Por exemplo, a associação de receptores de hormônio esteróide nuclear com seu coativador ACTR é inibida pela acetilação . Aparentemente, a acetilação histona gera um local de reconhecimento para o bromodomain, um motivo conservado em muitas proteínas, incluindo chapéus . A acetilação da histona pode preceder o recrutamento de actividades de remodelação da cromatina dependente do ATP durante a activação transcripcional. Em particular, o HAT Gcn5p está envolvido na estabilização da ligação do complexo de remodelação da cromatina SWI/SNF a um promotor, e esta interacção parece ser mediada através do bromodomain Gcn5p . Há algumas evidências, exemplificadas pelo fator de transcrição E2F1, de que a acetilação aumenta a semi-vida da proteína .
a acetilação de factores de importação nucleares
os chapéus também podem ter como alvo outras proteínas nucleares. Uma tela de um grande conjunto de proteínas envolvidas em diferentes processos celulares, resultaram na identificação de dois nuclear de importação de proteínas, Rch1 e importin-α7, como substratos para a acetyltransferase CBP . A reação parecia ser específica porque outro fator de importação nuclear, o importin-α3, não era um substrato para o CBP. Tanto o P300 como o CBP podem mediar a acetilação de Rch1 e de importin-α7 in vivo, muito provavelmente no núcleo . O resíduo acetilado, ε-Lys22, está dentro do local de ligação em Rch1 para o outro fator de importação nuclear, importin-β, e acetilação do local promove a interação com importin-β in vitro . Assim, é possível que a importação nuclear possa ser regulada pela acetilação, mediada pelos Chapéus p300/CBP.é provável que a focalização das enzimas do chapéu nos seus substratos seja importante e possa desempenhar um papel na regulação por outras vias sinalizadoras, como indicado pela constatação de que a fosforilação do p53 estimula a sua acetilação, provavelmente aumentando a associação do p53 com o p300 . Algumas evidências indicam que a atividade dos chapéus é regulada por sinais de proliferação e diferenciação , via fosforilação ou sinalização hormonal. Por exemplo, a atividade do chapéu do CBP é estimulada no limite de fase G1-s do ciclo celular, e a acetilação hormonal induzida pelo ACTR reprime a função do receptor nuclear. Juntos, estes resultados levaram à hipótese de que a acetilação é uma modificação regulatória que pode rivalizar com a fosforilação na sinalização celular .os microtúbulos são estruturas do citoesqueleto cilíndrico que se encontram em quase todos os tipos de células eucarióticas e estão envolvidos em uma grande variedade de processos celulares, incluindo mitose, motilidade ciliar e flagelar, transporte intracelular de vesículas e organelas, e possivelmente na determinação da morfologia de certas células . A subunidade estrutural dos microtúbulos é a tubulina proteica de 100 kDa, que consiste em isoformas α e β que formam complexos heterodiméricos e associam cabeça-a-cauda para formar profilamentos e, em seguida, lateralmente para formar as paredes dos microtúbulos cilíndricos. Vários tipos de modificação pós-translacional afetam a função da tubulina, incluindo a acetilação, fosforilação, poliglutamação, poliglicilação e detirosinação . A maioria destas modificações são reversíveis e todas, exceto a acetilação, ocorrem nas subunidades de tubulina α e β altamente variáveis carboxil.a primeira evidência para a acetilação de tubulinas foi obtida com uma tubulina flagelar da alga Polytomella unicelular . A acetilação de tubulina tem sido observada desde então em vertebrados, insetos, nemátodos e plantas, em todos os quais o grupo acetilo Está ligado ao grupo ε-amino da lisina 40. A α-tubulina acetiltransferase foi purificada a partir do Clamidomonas unicelular flagelado e do cérebro de mamíferos e mostrou ter massa molecular de 62-67 kDa . Durante a purificação da enzima a partir de Clamidomonas, foi obtida evidência para uma tubulina deacetilase e para um inibidor da α-tubulina acetiltransferase. Em Chlamydomonas, a tubulina acetiltransferase exibe uma dupla preferência por polimerização sobre tubulina solúvel, mas nas células HeLa a acetilação ocorre principalmente após polimerização . Geralmente, a acetilação pode ocorrer rapidamente-quase imediatamente-e a tubulina acetilada, portanto, não necessariamente demarca microtúbulos antigos. Foi encontrada alguma correlação entre a acetilação de α-tubulina e a estabilidade de microtúbulos . Microtúbulos acetilados normalmente resistem à desmontagem induzida pelo fármaco, mas não à desmontagem induzida pelo frio, embora em algumas células um subconjunto de microtúbulos acetilados seja resistente ao frio . No entanto, ainda não é claro como é determinada a organização espacial intracelular dos microtúbulos acetilados. Podem existir alguns factores que limitam a actividade da enzima acetiltransferase a certos microtúbulos celulares e a regiões restritas.: os candidatos a estes factores incluem as proteínas associadas aos microtúbulos MAP1B, MAP2 e τ, que aumentam ou inibem a interacção da acetiltransferase com microtúbulos . Outra possibilidade é que a interação dos microtúbulos com outros elementos do citoesqueleto ou organelas regula a atividade enzimática da acetiltransferase.o papel dos microtúbulos acetilados nas células continua a ser uma questão importante sem resposta. A tubulina acetilada não é necessária para a sobrevivência, e um mutante da Tetrahymena ciliada com a lisina 40 substituída pela arginina é indistinguível do tipo selvagem . A clonagem e análise da 62-67 kDa α-tubulina acetiltransferase acima mencionada serão fundamentais para a compreensão do papel da acetilação de α-tubulina.